CN1227188A - 氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法 - Google Patents
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Abstract
一种氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法。首先在转化器中配制含钾离子和硫酸根离子的混合物料，在不断搅拌的同时通入氨气；然后对上述体系进行固液分离，滤饼经洗涤、干燥即得硫酸钾产品；母液经回收氨和副产品后循环利用；滤饼如是钾芒硝，须进一步转化制取硫酸钾。硫酸钾产品中K2O> 50%，Cl－< 1%。与已有复分解法硫酸钾生产技术相比，本发明具有原料一次转化率高，循环物料少等优点，从而达到节省能源，降低成本的目的。
Description
一种氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法。
本发明属于无机化工领域，更详细地讲是在氨/水介质中以含钾离子和硫酸根离子为原料复分解制取硫酸钾的生产方法。
在本发明以前，世界硫酸钾总生产能力近500万吨，大约20％来自开采钾盐矿石，包括硫酸镁矾型硬盐、无水钾盐镁矾、钾盐镁矾等；近70％来自氯化钾与硫酸及各种硫酸盐等的转化；其余则来自海水、盐湖卤水及其它资源。其加工方法大体有1．矿石原料加工法：这种方法主要寄于天然硫酸钾矿资源的开发利用上；2．氯化钾与硫酸的转化法：其中，曼海姆(Mannheim)法是通过计量将氯化钾与硫酸在高温下反应生成硫酸钾和氯化氢，该法设备投资大、腐蚀严重；二氧化硫法是将燃烧硫黄或含硫矿物得到二氧化硫、水蒸气和过量空气通入反应室与氯化钾反应，使其转化生成硫酸钾和氯化氢；缔置法，是利用有机溶剂对HCl和H2SO4亲合力不同的性质而获取硫酸钾，所用缔合剂价格昂贵、产品成本高；3．氯化钾与硫酸盐复分解法：其中，石膏法是将石膏和氯化钾在氨/水溶液中复分解制取硫酸钾；芒硝法是首先使硫酸钠与氯化钾反应生成钾芒硝，然后钾芒硝再与氯化钾进行反应析出硫酸钾，缺点是钾钠分离不彻底，能耗高；硫酸铵法是将硫酸铵与氯化钾在水溶液中于50℃下转化成硫酸钾和氯化铵，工艺简单，但产品纯度差，钾利用率低。由于我国硫酸盐储量丰富，氯化钾与硫酸盐复分解法是我国硫酸钾生产的主要方法。除此之外，还有离子交换法生产工业硫酸钾等。
本发明的目的在于克服现有复分解制取技术的不足而提出的一套新工艺方案，提供了一种在氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法。
本发明的技术要点是通过如下技术措施来实现的，本发明是在氨/水介质中以钾离子和硫酸根离子为原料制取硫酸钾的方法，其特征在于按下述步骤进行：
(1)在转化器中配制钾离子浓度在0.2～5mol/l和硫酸根离子浓度在0.1～6mol/l的混合物料。
(2)在不断搅拌的同时通入氨气，反应终止时液相中氨浓度在1～30mol/l之间，温度在-10～50℃，转化时间为30分钟～6小时。
(3)将上述含氨的固液共存的体系进行固液分离，滤饼经洗涤、干燥即得产品，母液在回收氨和副产品后循环利用：滤饼如是钾芒硝，须进一步转化制取硫酸钾。
上述步骤(1)中的钾离子是指氯化钾(包括其他水溶性含钾矿物，下同)或天然咸水(盐湖水、地下卤水及盐田苦卤等，下同)中的钾离子，硫酸根离子是指硫酸钠或硫酸铵或硫酸或天然咸水中的硫酸根离子；步骤(2)中的反应终止温度以0～30℃为佳，氨浓度以5～15mol/l为佳。
本发明的实施例：
实例1取氯化钾1050g，硫酸铵930g(KCl/(NH4)2SO4=2∶1，摩尔比)，水5000ml于转化器中，常温下，在不断搅拌的同时通入氨气。反应后液相氨浓度为14.49mol/l，密度ρ=0.9172，终温26℃，经分离、干燥得产品1270g，硫酸根一次转化率为98％，产品中K2O＞50％,Cl-＜1％。
实例2取氯化钾800g，硫酸钠1000g(KCl/Na2SO4=1.5∶1，摩尔比)和水5000ml于转化器中，室温下，在不断搅拌的同时通入氨气。反应后液相氨浓度为13.14mol/l，密度ρ=0.9227，终温28℃，经分离得产物1265g，其中含钾芒硝92.1％，硫酸根一次转化率为94％，进而钾芒硝与氯化钾反应制取硫酸钾，产品中K2O＞50,Cl-＜1％。
实例3取制盐苦卤脱镁母液(含Mg2+0.2954mol/l,Cl-5.544mol/l,SO4 2-0.6330mol/l,NH4 +3.046mol/l,K+0.380mol/l)5000ml和KCl 211g(KCl/Na2SO4=1.5∶1，摩尔比)于转化器中；室温下，在不断搅拌的同时通入氨气。反应后液相氨浓度为12.24mol/l，密度ρ=1.007，终温27℃，经分离得产物551g，其中含钾芒硝91.1％，硫酸根一次转化率为95.5％，进而钾芒硝与氯化钾反应制取硫酸钾，产品中K2O＞50％,Cl-＜1％。
实例4取浓度为98％的浓硫酸750ml、氯化钾1888.7g(KCl/H2SO4=1.8∶1，摩尔比)和水4120ml于转化器中；室温下，在不断搅拌的同时通入氨气。反应后液相氨浓度为12.07mol/l、密度ρ=0.9588，终温28℃，经分离、干燥得产品2200g，钾一次转化率为92％。产品中K2O＞50％,Cl-＜1％。
本发明与已有技术相比，具有如下优点：已有技术硫酸根的一次性转化率一般为60～70％，本发明工艺原料一次性转化率高，可达90％～98％；已有技术生产过程中每吨硫酸钾产品循环物料量在5-20立方米，而本发明每吨硫酸钾产品循环物料仅为0.5～2立方米，循环物料少，可大大节约能源，降低成本。
Claims (3)
1．一种在氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法，它是在氨/水介质中以钾离子和硫酸根离子为原料制取硫酸钾的方法，其特征在于按下述步骤进行：
(1)在转化器中配制钾离子浓度在0.2～5mol/l和硫酸根离子浓度在0.1～6mol/l的混合物料。
(2)在不断搅拌的同时通入氨气，反应终止时液相中氨浓度在1～30mol/l之间，温度在-10～50℃，转化时间为30分钟～6小时。
(3)将上述含氨的固液共存体系进行固液分离，滤饼经洗涤、干燥即得产品，母液在回收氨和副产品后循环利用：滤饼如是钾芒硝，须进一步转化制取硫酸钾。
上述步骤(2)中的反应终止时温度以0～30℃为佳，氨浓度以5～15mol/l为佳。
2．按照权利要求1所述的氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法，其特征在于步骤(1)中的钾离子是指氯化钾(包括其他水溶性含钾矿物)及天然咸水(盐湖水、地下卤水及盐田苦卤等)中的钾离子，硫酸根离子是指硫酸钠或硫酸铵或硫酸或天然咸水中的硫酸根离子。
3．按照权利要求1或2所述的氨/水介质中复分解制取硫酸钾的新方法，其特征在于步骤(2)中的反应终止时温度以0～30℃为佳，氨浓度以5～15mol/l为佳。
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